光子计数型放射线检测器的校准装置及其校准方法
光子计数型放射线检测器的校准装置及其校准方法
【专利摘要】提供一种用于光子计数型放射线检测器的校准装置。在该装置中，放射线（X射线）的照射条件被设定为，使该放射线的粒子入射至所述多个检测模块时入射粒子彼此重叠的概率在规定值以下（S33、S34）。在该照射条件的设定下，使所述放射线的检测灵敏度在多个检测模块相互之间一致（S35～S39、S41）。使用该一致结果，进一步使放射线的检测灵敏度在包含多个检测模块、鉴别电路以及数据运算电路的电路群所形成的所述像素各自的通道上、以及该各通道的每个鉴别电路上一致（S40、S41）。
【专利说明】光子计数型放射线检测器的校准装置及其校准方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及放射线检测器的校准装置以及校准方法，尤其涉及被称为光子计数型(photon counting)的放射线检测器的校准装置以及校准方法。
【背景技术】
[0002]近年来，使用X射线或伽马射线等的放射线对对象物的内部构造或功能进行诊断摄像的装置的技术进步非常显著。在这种装置中需要有检测放射线的检测器，该放射线检测器性能的提升也对所述技术进步做出了贡献。尤其是以数字形式输出检测信号即数字化、像素的清晰化以及检测面的大尺寸化正在发展。
[0003]关于该放射线检测器的检测方法，除了一直以来的积分法(积分模式)以外，被称为光子计数法(photon counting)的检测法也受到关注。以往,该光子计数法使用于核医学领域的伽马射线检测器(例如参照专利文献1:特开平11-109040)。另一方面，近年来，也有为了得到提高图像的增强性能、减少金属伪影、减轻射线束硬化影响等的效果，而将该光子计数法应用于X射线检测器的事例。
[0004]作为这种事例，已知有专利文献2:特开2006-101926。即“一种放射线检测装置，具有将分别入射至多个收集像素的放射线看作光子并输出与该粒子的能量相应的电信号的光子计数型检测器，根据该检测器输出的各收集像素的信号，运算被分类在放射线能谱上的多个能量区域的该放射线的粒子数的计数数据；对该被运算出的每个收集像素的多个能量区域的各计数数据实施分别附加到该能量区域的加权系数的加权；将该经过加权的每个收集像素的多个能量区域各自的计数数据进行相加，将该相加数据作为每个收集像素的放射线图像生成用数据输出”。
[0005]这样，当其为光子计数型的X射线检测器时，设定一个以上(优选多个)的用于鉴别入射的各个X射线光子所具有的能量的阈值。能量的范围被该阈值规定，所以能够判断各X射线光子的能量属于哪个能量范围。经过该判断，计测出被各个能量范围鉴别的X射线光子数。该计测数的信息作为图像的像素值被反映。
[0006]在该光子计数型的X射线检测器中，当X射线光子入射至检测器的像素(也就是收集像素)时，从各收集像素输出电量的脉冲信号。入射至各像素的X射线光子的能量反映在该X射线光子所生成的所述脉冲信号的峰值。根据该峰值超过哪个阈值，从各收集像素输出的数据的值发生变化，所以相对于X射线光子具有的能量，各阈值需要保持为高精度且在收集像素之间尽可能均匀。该精度或均匀性，除了受到构成收集像素的X射线检测元件各自的灵敏度影响之外，还受到在各元件的输出通道侧由CMOS形成的电路的不同特性的影响。因此，需要预先进行调整，即，按照每个收集像素、且按照该各像素的每个阈值进行校准，以使对于各收集像素的X射线光子能量的灵敏度在收集像素之间相同或看起来相同。
[0007]以往，该校准使用多个能量值已知的241-Am (59.5keV)或57_Co (122keV)等的伽马射线密封放射线源来实施。也就是说，将该放射线源放置于X射线检测器的检测面的前面，使其放射规定时间的伽马射线。接收该伽马射线的入射的X射线检测元件输出与该已知的能量值相对应的电脉冲。从各收集像素使用信号值调整附加到各收集像素的阈值，以使对于X射线光子的能量值的灵敏度(一般在低信号和高信号时输出产生变形，即称为S字特性:表示电脉冲的振幅对于能量值的关系)在收集像素之间、即收集通道之间大致相同。
[0008]再有，作为阈值的设定例，也已知有非专利文献I所述的例子。在该文献所述的例子中，向使用了 CdTe的检测器附加一个阈值。
[0009]在先技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:特开平11-109040
[0012]专利文献2:特开 2006-101926
[0013]非专利文献
[0014]非专利文献1:J.S.Twanczyk, et al, ” Photon Counting Energy DispersiveDetector Arrays for X-ray Imaging，，；Nuclear Science Symposium ConferenceRecord, 2007.;NSS，07，IEEE
【发明内容】
[0015]但是，使用所述伽马射线密封放射线源的校准方法，对于近年来的像素尺寸非常小(例如200 μ mX 200 μ m)的X射线检测器存在如下问题。
[0016]第一，X射线检测器的像素(收集像素)的尺寸小，所以入射至各收集像素的X射线(伽马射线)光子数少。也就是说，入射率变得极低，如果要对整个收集像素进行校准，要花费好几个小时等，需要大量的收 集时间。因此，准备作业需要大量时间和劳力，给操作者带来负担，减低了诊断装置的运行效率。此外，使用于校准的射线量与实际的使用射线量有很大差异，所以也存在无法提高校准精度的问题。
[0017]此外，因为伽马射线具有离散的能量，由于各前置放大电路具有的增益或偏移、或S字状的非线性的输出输入特性等，所以很难保持阈值的精度。然而当像素为200μπι以下的小尺寸时，即使该小型化的功效较大，但很难保持实现该功效的硬件的精度。
[0018]另一方面，也考虑过计测时使用非密封放射线源并增强伽马射线强度的方案，但其使用受到限制，所以并不现实。
[0019]再有，在所述非专利文献I所述的检测器中，其阈值为I个，且收集像素为
属于较大。当阈值为I个时，与积分型检测器一样，只需对入射的全部X射线粒子进行计数。因此，校准的精度不是大问题，能够在收集X射线透过数据后通过均匀性校正等来应对。而当收集像素较小且对各收集像素设定多个阈值时，如上所述以高精度实施校准变得极其重要。
[0020]鉴于以上问题，本发明旨在提供能够以高精度且短时间内对每个收集像素进行校准的光子计数型放射线检测器的校准方法。
[0021]解决问题的方法
[0022]为了达成上述目的，根据本发明的一个方式，提供一种校准装置，其使用于光子计数型放射线检测器，所述光子计数型放射线检测器具备:检测器，具有多个检测模块，该多个检测模块分别具有多个检测元件，该多个检测元件形成多个像素且将从放射线源入射至每个该像素的放射线当作光子进行检测，并输出与该光子的能量相应的电量的脉冲信号；至少一个鉴别电路，用于在所述放射线的能谱上鉴别所述能量的大小，而用于设定多个能量区域的至少一个能量阈值与每个所述像素对应；数据生成电路，根据所述多个检测元件分别输出的所述脉冲信号的计数值，按照每个所述像素且按照每个所述多个能量区域生成所述放射线的粒子数的计数数据；图像生成单元，当向对象物放射所述放射线时，根据由所述数据生成电路生成的所述计数数据，生成该对象物的图像；
[0023]该校准装置的特征在于，具备:
[0024]照射条件设定单元，设定所述放射线的照射条件，以使当所述放射线的粒子入射至所述多个检测模块时入射粒子彼此重叠的概率在规定值以下；第一校准单元，在通过所述照射条件设定单元设定了所述放射线的照射条件的状态下进行校准，以使所述放射线的检测灵敏度在所述多个检测模块相互之间或在各个所述多个检测模块上一致；第二校准单元，使用所述第一校准单元的校准结果进行校准，以使所述放射线的检测灵敏度在至少包含所述多个检测模块、所述鉴别电路以及所述数据运算电路的电路群所形成的所述像素的每个通道上、以及所述通道的每个所述鉴别电路上一致。
[0025]发明效果
[0026]根据本发明，首先使多个检测模块之间或每个检测模块的检测灵敏度一致，之后使检测灵敏度在像素各自的通道上且该各通道的每个鉴别电路即每个能量阈值上均匀。因此，可提供使用例如X射线放射线源等的一种放射线源能够以高精度且短时间内进行多个检测模块及其各收集像素的校准的光子计数型放射线检测器的校准方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是表示作为本发明第一实施方式的放射线摄像装置的牙科用的全景摄像装置的外观概要的部分立体图。
[0028]图2是用于说明使用了多个检测模块的检测器的概要的立体图。
[0029]图3是表示搭载于全景摄像装置的光子计数型X射线检测器的电构成的概要的框图。
[0030]图4是X射线光子所产生的检测信号即电脉冲的峰值(能量)与在检测器上为鉴别能量而设定的阈值之间的关系的说明图。
[0031]图5是用于说明X射线的能量、被鉴别的能量区域以及光子计测数之间的关系的图。
[0032]图6是表示全景摄像装置的电构成的概要的框图。
[0033]图7是用于说明检测器的S字特性的分散的曲线图。
[0034]图8是用于说明D/A转换器有时产生的变换误差的曲线图。
[0035]图9是校准时使用的摄像系统的图。
[0036]图10是用于说明不合格像素检测处理的概要的流程图。
[0037]图11是用于说明滤波器的功能的图。
[0038]图12是用于说明不合格像素检测的一个形态的图。
[0039]图13是用于说明不合格像素检测的其它形态的图。
[0040]图14是用于说明不合格像素检测的其它形态的图。
[0041]图15是用于说明校准处理的概要的流程图。[0042]图16是用于说明图15的一部分执行的数据收集以及存储处理的子程序的流程图。
[0043]图17是用于说明计数值为O的能量阈值的推定的图。
[0044]图18是用于说明每个检测模块的计数值=0的能量阈值的处理以及基于该处理结果对各收集像素的各鉴别电路进行校准数据的运算的图。
[0045]图19是用于说明校准数据的运算法的表图。
[0046]图20是用于说明校准的效果的概念图。
[0047]图21是用于说明在作为本发明第二实施方式的放射线摄像装置的牙科用的全景摄像装置中所进行的校准处理的部分流程图。
[0048]图22是用于说明第二实施方式中的校准数据的运算的图。
[0049]附图标记:
[0050]1:牙科用的全景摄像装置(放射线摄像装置)
[0051]2:机架
[0052]3:控制台
[0053]12:上下移动臂单元
[0054]13D:旋转轴
[0055]21:X射线管(放射线源)
[0056]22:检测器
[0057]33:控制器
[0058]38:校准运算器
[0059]39:第二存储部
[0060]41:阈值附加器
[0061]51:数据收集电路
[0062]54:比较器
[0063]55:能量区域分配电路
[0064]56:计数器
[0065]57:D/A 转换器
[0066]58:闩锁电路
[0067]59:串行转换器
[0068]C:半导体元件(像素)
[0069]Sn:收集像素
[0070]DS1:鉴别电路
[0071]CNn:收集通道
[0072]FT:滤波器
【具体实施方式】
[0073]以下，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0074](第一实施方式)
[0075]参照图1?图20，说明本发明的第一实施方式的光子计数型放射线检测器的校准装置以及其校准方法的优选的实施方式。再有，作为该光子计数型(photon counting)放射线检测器的一例，实施在光子计数型X射线检测器(以下称为X射线检测器)。此外，该X射线检测器适用于医疗用的X射线CT (Computed Tomography)扫描器或X射线全景摄像装置。以下，在本实施方式中示出X射线全景摄像装置(以下称为全景摄像装置)的例子。
[0076]图1中表示全景摄像装置I的概要。该全景摄像装置I具有从被测体P收集数据的机架(数据收集装置)2和处理收集的数据从而生成图像等的同时控制机架2的动作的控制台3。
[0077]机架2具有支柱11。将该支柱延伸的长度方向称为纵向(或上下方向:Z轴方向)，将与该纵向正交的方向称为横向(沿着XY面的方向)。支柱11上设置有在纵向上可移动的大致呈〕字状的上下移动臂单元12。上下移动臂单元12具有可沿支柱11移动的垂直臂12A、从该垂直臂12A的上下端分别向横向延伸的上侧横臂12B以及下侧横臂12C。旋转臂单元13以可在与支柱11正交的横向平面内旋转的状态被安装在上侧横臂12B的规定位置。下侧横臂12C的前端部作为托住被测体P的鄂部的腮托14。因此，在进行摄像时，如图中的虚线所示，被测体P的鄂部被托住的状态下进行摄像。上下移动臂单元12的纵向位置通过未图示的驱动机构根据被测体P的身长而进行调整。
[0078]旋转臂单元13具有向下且呈大致-字状的横臂13A、从该横臂13A的两端分别向下延伸的放射线源侧纵臂13B以及检测侧纵臂13C。横臂13A悬挂在旋转轴13D上，通过未图示的电机等驱动机构以旋转轴13D为中心转动(旋转)。在放射线源侧纵臂13B的下端部设置有X射线管21，从该X射线管21照射的例如作为脉冲X射线的X射线在被设于同一下端部的准直器(未图示)准直后，透过被测体P的鄂部并传播至检测侧纵臂13C (参照虚线)。检测侧纵臂13C的下端部设置有具有X射线入射孔W (例如，横向5.0mmX纵向145mm)的X射线检测器22 (以下称为检测器)。再有，检测器22的检测面的尺寸例如为横向6.4mmX纵向150mm。
[0079]如图2所示，该检测器22具有将X射线摄像元件排列成二维的多个检测模块BI?Bm,由该多个检测模块BI?Bm的整体构成检测部分。多个检测模块BI?Bm作为相互独立的块状，将其以规定形状(例如矩形状)安装在基板(未图示)上而构成检测器22的整体。每个检测模块BI (?Bm)由将X射线直接变换成电脉冲信号的半导体材料构成。因此，检测器22是半导体直接变换方式的光子计数型X射线检测器。
[0080]如上所述，该检测器22形成为多个检测模块BI?Bm的集合体，作为整体，具有被排列成二维的收集像素Sn (n=l?N:像素数N例如为50X1450像素)(参照图2)。各收集像素Sn的尺寸例如为200 μ mX 200 μ m。
[0081]因此，检测器22按照构成检测器22的检测面的每个像素(收集像素)Sn (n=l?N)，对与入射X射线相应的光子(photon)进行计数，并将反映该计数值的电量的数据以例如300fps的高帧率输出。该数据也被称为帧数据。
[0082]该多个收集像素Sn的每个在碲化镉半导体(CdTe半导体)、镉锌碲化物半导体(CdZnTe半导体)、硅半导体(Si半导体)以及Csl等的闪烁器上，由C-MOS等的半导体元件(传感器)C构成光电转换器。该半导体元件C分别检测入射的X射线，并输出与该能量值相应的脉冲电信号。也就是说，检测器22具有多个半导体元件C被排列成二维的元件群，在该半导体元件C的每个即二维排列的多个收集像素Sn的各自输出侧设置有数据收集电路51η (η=1~N)。在此，根据需要，将从每个收集像素Sn即每个半导体元件C到各数据收集电路Sl1 (~51n)的路径称为收集通道CNn (n=l~N)。
[0083]再有，该半导体元件S的群的构造公开于特开2000-69369号公报、特开2004-325183号公报以及特开2006-101926号公报。
[0084]其中，所述各收集像素Sn的尺寸(200 μ mX 200 μ m)为，小到足以将X射线作为光子(粒子)进行检测的值。在本实施方式中，可将X射线作为粒子进行检测的尺寸被定义为，“能够实质上忽略多个放射线(例如X射线)粒子连续入射至同一位置或其附近时响应该入射而发生的各电脉冲信号之间的重叠现象(也被称为堆积(pile up))，或能够预测其量的尺寸”。当发生所述重叠现象时，X射线粒子的“入射数对实际的计测数”的特性上会发生X射线粒子的计数损失(也被称为堆积计数)。因此，形成于X射线检测器22的收集像素Sn的尺寸被设定为能看作该计数损失不会发生或不会实质上发生的大小，或者设定为能够推定计数损失量的程度。
[0085]接着，使用图3说明电连接于检测器22的电路。多个数据收集电路51η (η=1~N)的每个具有接收从各半导体元件C输出的模拟量的电信号的电荷放大器52，在该电荷放大器52的后段设置有波形整形电路53、多级比较器5+-54,(在此，i=4)、能量区域分配电路55、多级计数器Sei~56i (在此，i=4)、多级D/A转换器ST1~57i (在此，i=4)、闩锁电路58以及串行转换器59。
[0086]各电荷放大器52与各半导体元件S的各集电电极连接，将响应X射线的入射而被集电的电荷进行充电并作为电量的脉冲信号输出。该电荷放大器52的输出端与可调整增益以及偏移的波形整形电路53连接，通过预先调整的增益以及偏移进行处理以整形所检测的脉冲信号的波形。该波形整形电路53的增益以及偏移进行校准时，考虑对于由半导体元件C构成的每个收集像素Sn的电荷充电特性的不均匀性以及各电路特性的分散。由此，能够提高排除了不均匀性的波形整形信号的输出以及与其对应的相对的阈值设定精度。其结果，对应于各收集像素Sn的即从各收集通道CNn的波形整形电路53输出的经过波形整形的脉冲信号实质上具有反映所入射的X射线粒子的能量值的特性。因此，收集通道CNn之间的分散得到大大改善。
[0087]该波形整形电路53的输出端分别与多个比较器5七~544的比较输入端连接。如图4所示，在该多个比较器51~544各自的基准输入端分别施加不同值的模拟量的阈值thi (在此，i=l~4)。由此，能够将一个脉冲信号与不同的模拟量阈值^1Nth4分别进行比较。其比较的理由为，为了弄清入射的X射线粒子的能量值属于(鉴别)预先分成多个能量区域内的哪个范围。对脉冲信号的峰值(即表示入射的X射线粒子的能量值)超过模拟量阈值^1Nth4的哪个值进行判断。由此，被鉴别的能量区域不同。再有，最低的模拟量阈值通常被设定为，避免检测由干扰或半导体元件S、电荷放大器52等的电路引起的噪声或图像化所不需要的低能量的放射线。此外，阈值的个数即比较器的个数不必限定为四个，也可以为包括所述模拟量阈值的一个，也可以是两个以上的任何个数。
[0088]具体地说，所述模拟量阈值~th4以数字值从控制台3的校准运算器38经过接口 31提供至每个收集像素Sn即每个收集通道。因此，比较器51~544各自的基准输入端分别与四个D/A转换器57i~574的输出端连接。该D/A转换器57i~574通过闩锁电路58与阈值接收端T1 (~Tn)连接，该阈值接收端T1 (~Tn)与控制台3的接口 31连接。[0089]进行摄像时，闩锁电路58对从阈值附加器40通过接口 31以及阈值接收端T1 (?Tn)附加的数字量的阈值咖?th4进行闩锁，并分别输出至对应的D/A转换器57i?574。因此，D/A转换器57i?574能够将指定的模拟量的阈值咖?th4作为电压量分别附加到比较器各收集通道CNn与从D/A转换器57i (i=l?4)经过比较器54i (i=l?
4)到达计数器55i (i=l?4)的一个或多个电路系统连接。将该电路系统称为“鉴别电路”DSi (i=l ?4)。
[0090]图5中表示相当于该模拟量阈值thi (i=l?4)的能量阈值THi (i=l?4)的设定例。当然，该能量阈值THi (i=l?4)被离散地设定的同时，是用户可任意设定的鉴别值。
[0091]模拟量阈值丨4是在各鉴别电路DSi中提供给比较器54i的模拟电压，能量阈值THi是用于鉴别能谱的X射线能量(keV)的模拟值。图5所示的波形表示从通常使用的X射线管球照射的X射线的能量的连续频谱。再有，纵轴的计数值(计数)是与相当于横轴的能量值的光子的发生频度成比例的量，横轴的能量值是依存于X射线管21的管电压的量。对于该频谱，将第一模拟量阈值与能量阈值TH1对应地设定，该能量阈值TH1可鉴别无法对X射线粒子数进行计数的范围和偏低的能量区域I。此外，将第二、第三、以及第四模拟量阈值th2、th3、以及th4以依次对应比第一能量阈值TH1高的第二、第三、第四能量阈值TH2、TH3, TH4的方式设定。由此，规定基于能量的频谱波形的特性或设计值的合适的鉴别点，从而设定能量区域2?4。
[0092]此外，这些能量阈值THi假设作为基准的一个以上的拍摄对象，以使每个能量区域的规定时间的计数值大致恒定的方式被决定。
[0093]因此，如图3所示，比较器54?544的输出端与能量区域分配电路55连接。该能量区域分配电路55解读多个比较器51?544的输出、即相当于检测出的X射线粒子的能量值的脉冲电压与模拟量阈值(?th4)的比较结果，以进行该能量值被分类于哪个能量区域I?4的分配。例如，当两个比较器54p542的输出开启(检测值³ ;阈值)，剩余的两个比较器543、544的输出断开(检测值〈阈值)时，能量值被鉴别至能量区域2。此外，当三个比较器51?543的输出开启，剩余的一个比较器544的输出断开时，能量值被鉴别至能量区域3，以此类推。能量区域分配电路55向计数器56i?564中的任何一个发送与鉴别结果相应的脉冲信号。例如，当发生被鉴别至能量区域I的事件时，向第一个计数器56i发送脉冲信号。当发生被鉴别至能量区域2的事件时，向第二个计数器562发送脉冲信号。关于能量区域3和4也一样。
[0094]因此，每次从能量区域分配电路55输入脉冲信号时，每个计数器56i?564进行计数。由此，能够将被相应的能量区域鉴别的能量值的X射线粒子数作为每个规定时间的累计值进行计测。再有，控制台3的控制器33通过启动停止端子T2向计数器56i?564施加启动以及停止的信号。规定时间的计测由外部通过使用计数器自身具有的复位电路进行管理。
[0095]这样，在被复位之前的规定时间期间，入射至检测器12的X射线的粒子数通过多个计数器56i?564按照每个收集像素Sn且按照每个能量区域进行计测。该X射线粒子数的计数值作为数字量的计数数据从每个计数器56i?564并列输出之后，被串行转换器59变换成串行格式。该串行转换器5%与剩余的全部收集通道的串行转换器592?59n串联连接。因此，全部数字量的计数数据从最后的通道的串行转换器59n串行输出，并通过发送端T3被发送至控制台3。在控制台3，接口 31接收这些计数数据并将其存储于第一存储部34。
[0096]因此，图像处理器35根据来自输入器37的操作员的指令读出存储于第一存储部34的计数数据，从而使用该计数数据并通过例如断层X射线摄影合成方法重建图像、例如沿着牙列的断面的X射线透射图像(全景图像)。从各收集像素Sn得到多个能量区域I?4的计数数据。因此，在该全景图像的重建中，越是高能量值的计数数据，图像处理器35赋予越高的加权，并将其进行相加。由此，得到按照每个收集像素Sn收集的数据。由此，获得从整个收集像素Sn收集的基于X射线扫描的完整数据，所以通过断层X射线摄影合成方法处理这些收集数据以重建全景图像。该全景图像被例如显示器36显示。当然，也可以不实施加权而重建全景图像。
[0097]再有，加权处理的方法有各种。如上所述，如果是强调高能量区域的计数数据的加权处理，则能够抑制射线束硬化引起的伪影。此外，也能够以如下方式进行加权，即强调低能量区域以改善软部组织的对比度。也能够以如下方式进行加权，即以抑制射线束硬化引起的伪影以及改善软部组织的对比度为目的，共同强调该两个区域。
[0098]此外，在作为牙科用全景装置的重要任务的前牙部，以阴影方式重叠的颈椎，如果在重建前牙部时进行强调高能量区域的计数数据的加权，就能够一定程度上减轻颈椎的映入。同样的加权处理也能够在减轻侧面牙的牙列重叠、即减轻正交摄像时的相反侧的鄂部的映入时使用。并且，当希望以较好对比度观察下颚管等时，通过进行强调低能量的计数数据的加权进行重建，能够使图像更清晰。
[0099]再有，在本实施方式中，对应于所述N个收集像素Sn的半导体元件S以及数据收集电路51η由ASIC在CMOS上一体地构成。当然，该数据收集电路51η也可以作为与半导体元件S的群相互分开的电路或设备构成。
[0100]如图6所示，控制台3具有负责信号的输入与输出的接口(I/F)31，且具有以可通过总线32进行通信的方式与该接口 31连接的控制器33、第一存储部34、图像处理器35、显示器36、输入器37、校准运算器38、第二存储部39、R0M40、以及阈值附加器41。
[0101]控制器33根据预先提供给R0M40的程序控制机架2的驱动。该控制中还包含对向X射线管21供给高电压的高电压发生装置42的指令值的输出，以及对校准运算器38的驱动指令。第一存储部34存储从机架2通过接口 31传送来的帧数据。
[0102]图像处理器35在控制器33的管理下，根据预先提供给R0M40的程序，通过基于公知的被称作移动和附加(shift and add)的运算法的断层X射线摄影合成方法，处理被第一存储部34存储的帧数据，从而生成被测体P的口腔部的牙列的X射线透射像(断层像)。显示部36负责显示生成的透射像、表示机架2的动作状况的信息以及通过输入器37提供的操作员的操作信息。输入器37使用于将操作员摄像需要的信息提供给系统。
[0103]此外，校准运算器38在控制器33的管理下，在预先内置于R0M40的程序下动作，对在后述数据收集电路上附加到每个收集像素Sn的每个鉴别电路的、用于鉴别能量的数字量的阈值进行校准。该校准在本全景摄像装置出厂前在工厂进行，或者在定期的或出现故障时的维修检查时，或摄像前进行。该校准是本发明的特征的中心，在后面详细描述。第二存储部39存储通过校准在每个收集像素以及每个能量鉴别电路上生成的阈值的值。摄像时该阈值在控制器33的控制下被调用，被提供给后述的数据收集电路，用于校准。[0104]阈值附加器41在控制器33的控制下，摄像时按照每个收集像素且按照每个鉴别电路调用存储于第二存储部39的数字量的阈值，并将该阈值作为指令值通过接口 31发送至检测器22。为执行该处理，阈值附加器41执行预先存储于R0M40的程序。
[0105]控制器33、图像处理器35、校准运算器38以及阈值附加器41共同具有以所提供的程序运行的CPU (中央处理装置)。这些程序被预先存储于R0M40。
[0106](校准)
[0107]接着，对本实施方式的校准的意义、条件、以及具体的方法进行说明。
[0108]图3所示的检测器22中，从其半导体元件S到串行转换器59的、用于输出整个像素的计数数据的整个收集通道CNn由CMOS制造。因此，由于存在其制造误差等的第一理由，整个收集通道CNn的检测特性产生分散是不可避免的。因此，必须通过校准来改正。除此之外，检测器22是光子计数型的设备。因此，在每个收集通道上具有用于鉴别X射线光子能量的多个鉴别电路(系列数i=l?4)，并必须在每个鉴别电路上设置将数字量的指令值(阈值)变换成模拟值的D/A转换器57i (i=l?4)(第二理由)。由于这些第一、第二理由，检测特性在每个收集通道上(也就是说，在对于多个收集通道CNn的同一阈值的鉴别电路的相互之间)产生分散。
[0109]就第一理由而言，如果用曲线图表示各收集通道随着X射线光子的入射被检测的脉冲信号的高低与光子的能量值之间的关系，则一般为如图7所示的S字形的曲线。这是通常成为被称作S字特性的非线形的曲线图。每个收集通道的该S字特性的偏移和增益以及表示S字状的曲线的形状不同(例如收集通道I为特性#1，旁边的收集通道2为特性#2)，这是无论制造硬件时再精密也不可避免的。这样的分散导致检测灵敏度的不同，其当然导致检测性能的下降，所以需要通过校准除去或抑制分散且保持高检测灵敏度。
[0110]如上所述，以往，作为使该S字特性一致的校准，使用固定能量值已知的两种密封伽马射线放射线源、例如241Am (能量值为59.5KeV)以及122Co (能量值为122KeV)收集数据，从该收集结果中调整用于能量鉴别的阈值，以使偏移和增益在收集通道之间一致。但是，当使用这两种伽马射线放射线源时，只在S字特性上的两点(59.5KeV与122KeV的能量值的位置)处使特性一致，所以并不知道该两点以外的点如何被调整。因此，该以往的校准方法，对两点以外的能量值设定的阈值的可靠性极低。此外，使用伽马射线放射线源从整个像素收集足够量的数据需要较长时间(例如数个小时?数十个小时)，作业效率极低，并不现实。
[0111]并且，就第二理由而言，在D/A转换器57t (t=l?4)的D/A变换特性中，也会如图8所示产生变换误差(也有单调变化中各步骤的变化量不同或非单调变化的情况)。对于光子计数型的检测器22来说能量鉴别是必须的，如果要进行详细的能量鉴别，需要在像素上，即在收集通道上设置更多的D/A转换器。因此，需要进行考虑到如图8所示的变换误差的校准，但是以往没有充分做到这些。
[0112]因此，本全景摄像装置最大的特征为，具有进行排除了这些问题的校准的功能。
[0113]该校准不是使用伽马射线放射线源与X射线放射线源等多种放射线源进行，而是只使用X射线放射线源在极短的时间内且以高精度进行。作为该X射线放射线源，在本实施方式中使用前述的X射线管21。
[0114]关于本实施方式中的校准的计测条件进行说明。在本实施方式中，以使尽量减少检测器22的计数损失的方式设定了各种条件的状态下进行校准。将此称为最佳计测条件。该最佳计测条件在本实施方式中由两个条件构成，全都是为减少计数损失而被设定。以下所述的两个最佳计测条件中，根据实施状态，即使只采用其中任何一个条件，在减少计数损失上也是有效的。[0115]第一最佳计测条件表示例如当使实际使用的X射线管电压为SOkV时，设定为尽量在各能量区域中的实际计数相等的能量中的校准，是含有在校准时供给于X射线管21的电流(管电流)的条件。特别是，该管电流被设定成，在将X射线照射至检测器22的整个检测面的同时，向各收集像素Sn提供比为鉴别能量而附加的期望的所有种类(值)的阈值低的阈值的状态下，与各收集像素Sn中收集的X射线的频谱形状以及输出的电脉冲信号的整形时间相应的、表示理论上的1%的X射线粒子计数损失(重叠现象)的计数率的1/10。该管电流根据X射线的能量、即附加到X射线管21的电压(管电压)的不同而被设定为不同。
[0116]第二最佳计测条件为，通过进行入射至检测器22的X射线的频谱的射线束硬化，使整个频谱波形硬化(射线束硬化)。是只在校准时置于X射线管21的前面的树脂制的滤波器FT (参照后述图9)。如图11的模式化表示，从X射线管照射的X射线通过滤波器FT被硬化。在频谱上而言，越是具有低能量的X射线粒子，越容易与具有更高能量的X射线粒子重叠(堆积)。因此，通过X射线频谱的硬化，低能量的X射线粒子数减少，所以在希望进行校准的能量带中X射线粒子重叠的概率也减小。该滤波器FT是由例如厚度为20_的丙烯酸树脂或铝构成的板体，进行校准时操作者通过设置未图示的支撑机构或起动未图示的自动装填机构，将其固定在X射线管21的前面位置。需要根据希望调整的管电压的不同，滤波器FT的材料也不同。当然，该滤波器FT不进行校准时，至少从X射线照射路径移除。
[0117]在表1中表示检测器22与X射线管焦点位置的距离为55cm时的附加了第一及第二最佳计测条件的计测条件的一例。该表1中表示的信息预先以存储表的形式预先存储在例如校准运算器38或第二存储部39内，并根据需要参照。
[0118]【表1】
[
【权利要求】
1.一种校准装置，其使用于光子计数型放射线检测器，所述光子计数型放射线检测器具备: 检测器，具有多个检测模块，该多个检测模块分别具有多个检测元件，该多个检测元件形成多个像素且将从放射线源入射至每个该像素的放射线当作光子进行检测，并输出与该光子的能量相应的电量的脉冲信号； 至少一个鉴别电路，用于在所述放射线的能谱上鉴别所述能量的大小，而用于设定多个能量区域的至少一个能量阈值与每个所述像素对应； 数据生成电路，根据所述多个检测元件分别输出的所述脉冲信号的计数值，按照每个所述像素且按照每个所述多个能量区域生成所述放射线的粒子数的计数数据； 图像生成单元，当向对象物放射所述放射线时，根据由所述数据生成电路生成的所述计数数据，生成该对象物的图像； 该校准装置的特征在于，具备: 照射条件设定单元，设定所述放射线的照射条件，以使当所述放射线的粒子入射至所述多个检测模块时入射粒子彼此重叠的概率在规定值以下； 第一校准单元，在通过所述照射条件设定单元设定了所述放射线的照射条件的状态下进行校准，以使所述放射线的检测灵敏度在所述多个检测模块相互之间或在各个所述多个检测模块上一致； 第二校准单元，使用所述第一校准单元的校准结果进行校准，以使所述放射线的检测灵敏度在至少包含所述多个检测模块、所述鉴别电路以及所述数据运算电路的电路群所形成的所述像素的每个通道上、以及所述通道的每个所述鉴别电路上一致。`
2.根据权利要求1所述的校准装置，其特征在于， 所述放射线源是用于照射作为所述放射线的X射线的X射线管； 所述照射条件设定单元包括设定所述X射线管的电流的单元，以向所述各像素的所述X射线的计数特性附加与该X射线的脉冲整形时间相对应的脉冲的重叠现象的理论发生概率为1%的概率的1/10以下的计数特性。
3.根据权利要求1所述的校准装置，其特征在于， 所述放射线源是用于照射作为所述放射线的X射线的X射线管； 所述照射条件设定单元包括设定所述X射线管的电流的单元，以向所述各像素的所述X射线的计数特性附加与所述X射线能谱形状和该X射线的脉冲整形时间相对应的脉冲的重叠现象的理论发生概率为1%的概率的1/10以下的计数特性。
4.根据权利要求1所述的校准装置，其特征在于， 所述放射线源是用于照射作为所述放射线的X射线的X射线管； 所述照射条件设定单元包括在所述X射线管的前面配置滤波器的单元，所述滤波器根据所述多个能量阈值使所述X射线的线束硬化。
5.根据权利要求3所述的校准装置，其特征在于， 所述滤波器的厚度与材质被设定为，能够获得与所述能量阈值的大小相对应的所述X射线的期望的线束硬化度。
6.根据权利要求5所述的校准装置，其特征在于， 所述滤波器为，在所述能量阈值低时使用的规定厚度的丙烯酸树脂制的板体，或在所述能量阈值高时使用的规定厚度的铝树脂制的板体。
7.根据权利要求2~6中的任一项所述的校准装置，其特征在于，所述第一校准单元包含: 选择单元，对于所述多个检测模块提供的所述多个像素，分别选择所述多个能量阈值中的一个能量阈值； 第一信号收集单元，在通过该选择单元选择了所述一个能量阈值的状态下，将与该一个能量阈值不同的能量阈值作为起始值，且向所述放射线源供给相当于从该起始值以规定值为单位增量或减量至规定的最大值或最小值的能量阈值的电压，同时对供给各电压时从所述各像素输出的所述脉冲信号进行计数； 零位置推定单元，使用通过该第一信号收集单元收集的所述脉冲信号的计数值，在所述各像素中的所述脉冲信号的能谱上推定该脉冲信号的计数值变为零时的能量阈值；第一运算单元，运算基于由该零位置推定单元推定的能量阈值的所述多个检测模块各自的代表值，或运算基于该能量阈值的所述多个检测模块之间的代表值，以作为第一校准数据； 重复执行单元，对于所述各像素的剩余的所述能量阈值重复执行如下动作，即，由所述第一信号收集单元进行的所述脉冲信号的收集、由所述零位置推定单元进行的能量位置的推定以及由所述第一运算单元进行的第一校准数据的推定。
8.根据所述权利要求7所述的校准装置，其特征在于，所述第二校准单元具有: 第二运算单元，按照对于所述各像素的每个所述鉴别电路，运算相对于由所述第一运算单元运算出的第一校准数据的、由所述第一信号收集单元计数的所述脉冲信号的计数值的偏差量; 第三运算单元，对所述第一运算单元与第二运算单元的运算结果进行加法运算，从而运算出使所述放射线的检测灵敏度一致的校准数据。
9.根据权利要求1~8中的任一项所述的校准装置，其特征在于， 具备不合格检测单元，所述不合格检测单元将所述多个检测模块的各像素以及该各像素的各收集通道处于不适合进行所述脉冲信号的计数的状态时认定为不合格像素，并检测出该不合格像素。
10.根据权利要求9所述的校准装置，其特征在于，所述不合格检测单元具有: 第二信号收集单元，从所述放射线源向所述多个检测模块照射所述放射线，并按照每个像素且按照每个所述检测模块收集规定帧数的所述多个检测模块输出的所述脉冲信号; 第一加法运算单元，将该第二信号收集单元收集的所述规定帧数的所述脉冲信号，按照每个检测模块且按照每个像素进行加法运算； 第一不合格像素判断单元，判断是否存在通过该第一加法运算单元进行加法运算的所述多个检测模块的各像素中的所述脉冲信号的加法运算值表现为异常的不合格像素。
11.根据权利要求10所述的校准装置，其特征在于， 所述第一不合格像素判断单元判断的所述异常是指，所述脉冲信号的加法运算值为零，或者出现预先设定的阈值以上的统计上稀有的值。
12.根据权利要求9~11中的任一项所述的校准装置，其特征在于，所述不合格检测单元包含: 柱状图设定单元，从所述第一信号收集单元收集的来自所述剩余的像素的所述脉冲信号的计数值，设定计数值的柱状图； 标准偏差运算单元，从所述柱状图运算标准偏差； 计数值判断单元，对所述剩余的像素分别进行判断是否存在脱离所述标准偏差的η倍(η为4以上的整数)的范围的所述计数值； 第二不合格像素判断单元，将由该计数值判断单元判断出的出现脱离的所述计数值的像素判断为不合格像素。
13.根据权利要求10~12中的任一项所述的校准装置，其特征在于，所述不合格检测单元包含: 第三信号收集单元，从所述放射线源向所述多个检测模块照射所述放射线，并按照每个像素再次收集规定帧数的该多个检测模块输出的所述脉冲信号； 第二加法运算单元，将该第二信号收集单元收集的所述规定帧数的所述脉冲信号按照每个检测模块的每个像素进行加法运算； 大小判断单元，判断是否处于大小逆转状态，即，通过该第二加法运算单元相加的所述多个检测模块的各像素中的所述脉冲信号的加法运算值，大于通过所述第一加法运算单元相加的所述多个检测模块的各像素中的所述脉冲信号的加法运算值； 第三不合格像素判断单元，当被该大小判断单元判断为处于大小逆转状态时，将呈现该大小逆转状态的像素判断为异常像素，并作为不适合摄像的不合格像素进行记录。
14.根据权利要求1~13中任 一项所述的校准装置，其特征在于， 所述放射线源是X射线管； 具有测定从所述X射线管实际照射的X射线的能量值的能量测定单元； 所述第一、第二及第三信号收集单元包括校正单元，该校正单元根据所述能量测定单元的测定值校正供给于所述X射线管的X射线照射用的高电压的值。
15.根据权利要求1~14中的任一项所述的校准装置，其特征在于， 所述多个检测元件的像素尺寸分别为250 μ mX 250 μ m以下。
16.根据权利要求1~15中的任一项所述的校准装置，其特征在于， 所述多个能量阈值是对所述能量离散地设定的多个能量阈值，是可任意变更的能量阈值。
17.根据权利要求16所述的校准装置，其特征在于， 所述多个能量阈值被决定为，假设作为基准的一个以上的拍摄对象，使每个所述能量区域的规定时间内的计数值大致恒定。
【文档编号】G01T1/36GK103492906SQ201280019588
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年4月20日 优先权日:2011年4月21日
【发明者】山河勉, 桥本大辅, 长冈秀行, 长野竜也, 辻田政广 申请人:株式会社电视系统
【专利摘要】提供一种用于光子计数型放射线检测器的校准装置。在该装置中，放射线（X射线）的照射条件被设定为，使该放射线的粒子入射至所述多个检测模块时入射粒子彼此重叠的概率在规定值以下（S33、S34）。在该照射条件的设定下，使所述放射线的检测灵敏度在多个检测模块相互之间一致（S35～S39、S41）。使用该一致结果，进一步使放射线的检测灵敏度在包含多个检测模块、鉴别电路以及数据运算电路的电路群所形成的所述像素各自的通道上、以及该各通道的每个鉴别电路上一致（S40、S41）。
【专利说明】光子计数型放射线检测器的校准装置及其校准方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及放射线检测器的校准装置以及校准方法，尤其涉及被称为光子计数型(photon counting)的放射线检测器的校准装置以及校准方法。
【背景技术】
[0002]近年来，使用X射线或伽马射线等的放射线对对象物的内部构造或功能进行诊断摄像的装置的技术进步非常显著。在这种装置中需要有检测放射线的检测器，该放射线检测器性能的提升也对所述技术进步做出了贡献。尤其是以数字形式输出检测信号即数字化、像素的清晰化以及检测面的大尺寸化正在发展。
[0003]关于该放射线检测器的检测方法，除了一直以来的积分法(积分模式)以外，被称为光子计数法(photon counting)的检测法也受到关注。以往,该光子计数法使用于核医学领域的伽马射线检测器(例如参照专利文献1:特开平11-109040)。另一方面，近年来，也有为了得到提高图像的增强性能、减少金属伪影、减轻射线束硬化影响等的效果，而将该光子计数法应用于X射线检测器的事例。
[0004]作为这种事例，已知有专利文献2:特开2006-101926。即“一种放射线检测装置，具有将分别入射至多个收集像素的放射线看作光子并输出与该粒子的能量相应的电信号的光子计数型检测器，根据该检测器输出的各收集像素的信号，运算被分类在放射线能谱上的多个能量区域的该放射线的粒子数的计数数据；对该被运算出的每个收集像素的多个能量区域的各计数数据实施分别附加到该能量区域的加权系数的加权；将该经过加权的每个收集像素的多个能量区域各自的计数数据进行相加，将该相加数据作为每个收集像素的放射线图像生成用数据输出”。
[0005]这样，当其为光子计数型的X射线检测器时，设定一个以上(优选多个)的用于鉴别入射的各个X射线光子所具有的能量的阈值。能量的范围被该阈值规定，所以能够判断各X射线光子的能量属于哪个能量范围。经过该判断，计测出被各个能量范围鉴别的X射线光子数。该计测数的信息作为图像的像素值被反映。
[0006]在该光子计数型的X射线检测器中，当X射线光子入射至检测器的像素(也就是收集像素)时，从各收集像素输出电量的脉冲信号。入射至各像素的X射线光子的能量反映在该X射线光子所生成的所述脉冲信号的峰值。根据该峰值超过哪个阈值，从各收集像素输出的数据的值发生变化，所以相对于X射线光子具有的能量，各阈值需要保持为高精度且在收集像素之间尽可能均匀。该精度或均匀性，除了受到构成收集像素的X射线检测元件各自的灵敏度影响之外，还受到在各元件的输出通道侧由CMOS形成的电路的不同特性的影响。因此，需要预先进行调整，即，按照每个收集像素、且按照该各像素的每个阈值进行校准，以使对于各收集像素的X射线光子能量的灵敏度在收集像素之间相同或看起来相同。
[0007]以往，该校准使用多个能量值已知的241-Am (59.5keV)或57_Co (122keV)等的伽马射线密封放射线源来实施。也就是说，将该放射线源放置于X射线检测器的检测面的前面，使其放射规定时间的伽马射线。接收该伽马射线的入射的X射线检测元件输出与该已知的能量值相对应的电脉冲。从各收集像素使用信号值调整附加到各收集像素的阈值，以使对于X射线光子的能量值的灵敏度(一般在低信号和高信号时输出产生变形，即称为S字特性:表示电脉冲的振幅对于能量值的关系)在收集像素之间、即收集通道之间大致相同。
[0008]再有，作为阈值的设定例，也已知有非专利文献I所述的例子。在该文献所述的例子中，向使用了 CdTe的检测器附加一个阈值。
[0009]在先技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:特开平11-109040
[0012]专利文献2:特开 2006-101926
[0013]非专利文献
[0014]非专利文献1:J.S.Twanczyk, et al, ” Photon Counting Energy DispersiveDetector Arrays for X-ray Imaging，，；Nuclear Science Symposium ConferenceRecord, 2007.;NSS，07，IEEE
【发明内容】
[0015]但是，使用所述伽马射线密封放射线源的校准方法，对于近年来的像素尺寸非常小(例如200 μ mX 200 μ m)的X射线检测器存在如下问题。
[0016]第一，X射线检测器的像素(收集像素)的尺寸小，所以入射至各收集像素的X射线(伽马射线)光子数少。也就是说，入射率变得极低，如果要对整个收集像素进行校准，要花费好几个小时等，需要大量的收 集时间。因此，准备作业需要大量时间和劳力，给操作者带来负担，减低了诊断装置的运行效率。此外，使用于校准的射线量与实际的使用射线量有很大差异，所以也存在无法提高校准精度的问题。
[0017]此外，因为伽马射线具有离散的能量，由于各前置放大电路具有的增益或偏移、或S字状的非线性的输出输入特性等，所以很难保持阈值的精度。然而当像素为200μπι以下的小尺寸时，即使该小型化的功效较大，但很难保持实现该功效的硬件的精度。
[0018]另一方面，也考虑过计测时使用非密封放射线源并增强伽马射线强度的方案，但其使用受到限制，所以并不现实。
[0019]再有，在所述非专利文献I所述的检测器中，其阈值为I个，且收集像素为
属于较大。当阈值为I个时，与积分型检测器一样，只需对入射的全部X射线粒子进行计数。因此，校准的精度不是大问题，能够在收集X射线透过数据后通过均匀性校正等来应对。而当收集像素较小且对各收集像素设定多个阈值时，如上所述以高精度实施校准变得极其重要。
[0020]鉴于以上问题，本发明旨在提供能够以高精度且短时间内对每个收集像素进行校准的光子计数型放射线检测器的校准方法。
[0021]解决问题的方法
[0022]为了达成上述目的，根据本发明的一个方式，提供一种校准装置，其使用于光子计数型放射线检测器，所述光子计数型放射线检测器具备:检测器，具有多个检测模块，该多个检测模块分别具有多个检测元件，该多个检测元件形成多个像素且将从放射线源入射至每个该像素的放射线当作光子进行检测，并输出与该光子的能量相应的电量的脉冲信号；至少一个鉴别电路，用于在所述放射线的能谱上鉴别所述能量的大小，而用于设定多个能量区域的至少一个能量阈值与每个所述像素对应；数据生成电路，根据所述多个检测元件分别输出的所述脉冲信号的计数值，按照每个所述像素且按照每个所述多个能量区域生成所述放射线的粒子数的计数数据；图像生成单元，当向对象物放射所述放射线时，根据由所述数据生成电路生成的所述计数数据，生成该对象物的图像；
[0023]该校准装置的特征在于，具备:
[0024]照射条件设定单元，设定所述放射线的照射条件，以使当所述放射线的粒子入射至所述多个检测模块时入射粒子彼此重叠的概率在规定值以下；第一校准单元，在通过所述照射条件设定单元设定了所述放射线的照射条件的状态下进行校准，以使所述放射线的检测灵敏度在所述多个检测模块相互之间或在各个所述多个检测模块上一致；第二校准单元，使用所述第一校准单元的校准结果进行校准，以使所述放射线的检测灵敏度在至少包含所述多个检测模块、所述鉴别电路以及所述数据运算电路的电路群所形成的所述像素的每个通道上、以及所述通道的每个所述鉴别电路上一致。
[0025]发明效果
[0026]根据本发明，首先使多个检测模块之间或每个检测模块的检测灵敏度一致，之后使检测灵敏度在像素各自的通道上且该各通道的每个鉴别电路即每个能量阈值上均匀。因此，可提供使用例如X射线放射线源等的一种放射线源能够以高精度且短时间内进行多个检测模块及其各收集像素的校准的光子计数型放射线检测器的校准方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是表示作为本发明第一实施方式的放射线摄像装置的牙科用的全景摄像装置的外观概要的部分立体图。
[0028]图2是用于说明使用了多个检测模块的检测器的概要的立体图。
[0029]图3是表示搭载于全景摄像装置的光子计数型X射线检测器的电构成的概要的框图。
[0030]图4是X射线光子所产生的检测信号即电脉冲的峰值(能量)与在检测器上为鉴别能量而设定的阈值之间的关系的说明图。
[0031]图5是用于说明X射线的能量、被鉴别的能量区域以及光子计测数之间的关系的图。
[0032]图6是表示全景摄像装置的电构成的概要的框图。
[0033]图7是用于说明检测器的S字特性的分散的曲线图。
[0034]图8是用于说明D/A转换器有时产生的变换误差的曲线图。
[0035]图9是校准时使用的摄像系统的图。
[0036]图10是用于说明不合格像素检测处理的概要的流程图。
[0037]图11是用于说明滤波器的功能的图。
[0038]图12是用于说明不合格像素检测的一个形态的图。
[0039]图13是用于说明不合格像素检测的其它形态的图。
[0040]图14是用于说明不合格像素检测的其它形态的图。
[0041]图15是用于说明校准处理的概要的流程图。[0042]图16是用于说明图15的一部分执行的数据收集以及存储处理的子程序的流程图。
[0043]图17是用于说明计数值为O的能量阈值的推定的图。
[0044]图18是用于说明每个检测模块的计数值=0的能量阈值的处理以及基于该处理结果对各收集像素的各鉴别电路进行校准数据的运算的图。
[0045]图19是用于说明校准数据的运算法的表图。
[0046]图20是用于说明校准的效果的概念图。
[0047]图21是用于说明在作为本发明第二实施方式的放射线摄像装置的牙科用的全景摄像装置中所进行的校准处理的部分流程图。
[0048]图22是用于说明第二实施方式中的校准数据的运算的图。
[0049]附图标记:
[0050]1:牙科用的全景摄像装置(放射线摄像装置)
[0051]2:机架
[0052]3:控制台
[0053]12:上下移动臂单元
[0054]13D:旋转轴
[0055]21:X射线管(放射线源)
[0056]22:检测器
[0057]33:控制器
[0058]38:校准运算器
[0059]39:第二存储部
[0060]41:阈值附加器
[0061]51:数据收集电路
[0062]54:比较器
[0063]55:能量区域分配电路
[0064]56:计数器
[0065]57:D/A 转换器
[0066]58:闩锁电路
[0067]59:串行转换器
[0068]C:半导体元件(像素)
[0069]Sn:收集像素
[0070]DS1:鉴别电路
[0071]CNn:收集通道
[0072]FT:滤波器
【具体实施方式】
[0073]以下，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0074](第一实施方式)
[0075]参照图1?图20，说明本发明的第一实施方式的光子计数型放射线检测器的校准装置以及其校准方法的优选的实施方式。再有，作为该光子计数型(photon counting)放射线检测器的一例，实施在光子计数型X射线检测器(以下称为X射线检测器)。此外，该X射线检测器适用于医疗用的X射线CT (Computed Tomography)扫描器或X射线全景摄像装置。以下，在本实施方式中示出X射线全景摄像装置(以下称为全景摄像装置)的例子。
[0076]图1中表示全景摄像装置I的概要。该全景摄像装置I具有从被测体P收集数据的机架(数据收集装置)2和处理收集的数据从而生成图像等的同时控制机架2的动作的控制台3。
[0077]机架2具有支柱11。将该支柱延伸的长度方向称为纵向(或上下方向:Z轴方向)，将与该纵向正交的方向称为横向(沿着XY面的方向)。支柱11上设置有在纵向上可移动的大致呈〕字状的上下移动臂单元12。上下移动臂单元12具有可沿支柱11移动的垂直臂12A、从该垂直臂12A的上下端分别向横向延伸的上侧横臂12B以及下侧横臂12C。旋转臂单元13以可在与支柱11正交的横向平面内旋转的状态被安装在上侧横臂12B的规定位置。下侧横臂12C的前端部作为托住被测体P的鄂部的腮托14。因此，在进行摄像时，如图中的虚线所示，被测体P的鄂部被托住的状态下进行摄像。上下移动臂单元12的纵向位置通过未图示的驱动机构根据被测体P的身长而进行调整。
[0078]旋转臂单元13具有向下且呈大致-字状的横臂13A、从该横臂13A的两端分别向下延伸的放射线源侧纵臂13B以及检测侧纵臂13C。横臂13A悬挂在旋转轴13D上，通过未图示的电机等驱动机构以旋转轴13D为中心转动(旋转)。在放射线源侧纵臂13B的下端部设置有X射线管21，从该X射线管21照射的例如作为脉冲X射线的X射线在被设于同一下端部的准直器(未图示)准直后，透过被测体P的鄂部并传播至检测侧纵臂13C (参照虚线)。检测侧纵臂13C的下端部设置有具有X射线入射孔W (例如，横向5.0mmX纵向145mm)的X射线检测器22 (以下称为检测器)。再有，检测器22的检测面的尺寸例如为横向6.4mmX纵向150mm。
[0079]如图2所示，该检测器22具有将X射线摄像元件排列成二维的多个检测模块BI?Bm,由该多个检测模块BI?Bm的整体构成检测部分。多个检测模块BI?Bm作为相互独立的块状，将其以规定形状(例如矩形状)安装在基板(未图示)上而构成检测器22的整体。每个检测模块BI (?Bm)由将X射线直接变换成电脉冲信号的半导体材料构成。因此，检测器22是半导体直接变换方式的光子计数型X射线检测器。
[0080]如上所述，该检测器22形成为多个检测模块BI?Bm的集合体，作为整体，具有被排列成二维的收集像素Sn (n=l?N:像素数N例如为50X1450像素)(参照图2)。各收集像素Sn的尺寸例如为200 μ mX 200 μ m。
[0081]因此，检测器22按照构成检测器22的检测面的每个像素(收集像素)Sn (n=l?N)，对与入射X射线相应的光子(photon)进行计数，并将反映该计数值的电量的数据以例如300fps的高帧率输出。该数据也被称为帧数据。
[0082]该多个收集像素Sn的每个在碲化镉半导体(CdTe半导体)、镉锌碲化物半导体(CdZnTe半导体)、硅半导体(Si半导体)以及Csl等的闪烁器上，由C-MOS等的半导体元件(传感器)C构成光电转换器。该半导体元件C分别检测入射的X射线，并输出与该能量值相应的脉冲电信号。也就是说，检测器22具有多个半导体元件C被排列成二维的元件群，在该半导体元件C的每个即二维排列的多个收集像素Sn的各自输出侧设置有数据收集电路51η (η=1~N)。在此，根据需要，将从每个收集像素Sn即每个半导体元件C到各数据收集电路Sl1 (~51n)的路径称为收集通道CNn (n=l~N)。
[0083]再有，该半导体元件S的群的构造公开于特开2000-69369号公报、特开2004-325183号公报以及特开2006-101926号公报。
[0084]其中，所述各收集像素Sn的尺寸(200 μ mX 200 μ m)为，小到足以将X射线作为光子(粒子)进行检测的值。在本实施方式中，可将X射线作为粒子进行检测的尺寸被定义为，“能够实质上忽略多个放射线(例如X射线)粒子连续入射至同一位置或其附近时响应该入射而发生的各电脉冲信号之间的重叠现象(也被称为堆积(pile up))，或能够预测其量的尺寸”。当发生所述重叠现象时，X射线粒子的“入射数对实际的计测数”的特性上会发生X射线粒子的计数损失(也被称为堆积计数)。因此，形成于X射线检测器22的收集像素Sn的尺寸被设定为能看作该计数损失不会发生或不会实质上发生的大小，或者设定为能够推定计数损失量的程度。
[0085]接着，使用图3说明电连接于检测器22的电路。多个数据收集电路51η (η=1~N)的每个具有接收从各半导体元件C输出的模拟量的电信号的电荷放大器52，在该电荷放大器52的后段设置有波形整形电路53、多级比较器5+-54,(在此，i=4)、能量区域分配电路55、多级计数器Sei~56i (在此，i=4)、多级D/A转换器ST1~57i (在此，i=4)、闩锁电路58以及串行转换器59。
[0086]各电荷放大器52与各半导体元件S的各集电电极连接，将响应X射线的入射而被集电的电荷进行充电并作为电量的脉冲信号输出。该电荷放大器52的输出端与可调整增益以及偏移的波形整形电路53连接，通过预先调整的增益以及偏移进行处理以整形所检测的脉冲信号的波形。该波形整形电路53的增益以及偏移进行校准时，考虑对于由半导体元件C构成的每个收集像素Sn的电荷充电特性的不均匀性以及各电路特性的分散。由此，能够提高排除了不均匀性的波形整形信号的输出以及与其对应的相对的阈值设定精度。其结果，对应于各收集像素Sn的即从各收集通道CNn的波形整形电路53输出的经过波形整形的脉冲信号实质上具有反映所入射的X射线粒子的能量值的特性。因此，收集通道CNn之间的分散得到大大改善。
[0087]该波形整形电路53的输出端分别与多个比较器5七~544的比较输入端连接。如图4所示，在该多个比较器51~544各自的基准输入端分别施加不同值的模拟量的阈值thi (在此，i=l~4)。由此，能够将一个脉冲信号与不同的模拟量阈值^1Nth4分别进行比较。其比较的理由为，为了弄清入射的X射线粒子的能量值属于(鉴别)预先分成多个能量区域内的哪个范围。对脉冲信号的峰值(即表示入射的X射线粒子的能量值)超过模拟量阈值^1Nth4的哪个值进行判断。由此，被鉴别的能量区域不同。再有，最低的模拟量阈值通常被设定为，避免检测由干扰或半导体元件S、电荷放大器52等的电路引起的噪声或图像化所不需要的低能量的放射线。此外，阈值的个数即比较器的个数不必限定为四个，也可以为包括所述模拟量阈值的一个，也可以是两个以上的任何个数。
[0088]具体地说，所述模拟量阈值~th4以数字值从控制台3的校准运算器38经过接口 31提供至每个收集像素Sn即每个收集通道。因此，比较器51~544各自的基准输入端分别与四个D/A转换器57i~574的输出端连接。该D/A转换器57i~574通过闩锁电路58与阈值接收端T1 (~Tn)连接，该阈值接收端T1 (~Tn)与控制台3的接口 31连接。[0089]进行摄像时，闩锁电路58对从阈值附加器40通过接口 31以及阈值接收端T1 (?Tn)附加的数字量的阈值咖?th4进行闩锁，并分别输出至对应的D/A转换器57i?574。因此，D/A转换器57i?574能够将指定的模拟量的阈值咖?th4作为电压量分别附加到比较器各收集通道CNn与从D/A转换器57i (i=l?4)经过比较器54i (i=l?
4)到达计数器55i (i=l?4)的一个或多个电路系统连接。将该电路系统称为“鉴别电路”DSi (i=l ?4)。
[0090]图5中表示相当于该模拟量阈值thi (i=l?4)的能量阈值THi (i=l?4)的设定例。当然，该能量阈值THi (i=l?4)被离散地设定的同时，是用户可任意设定的鉴别值。
[0091]模拟量阈值丨4是在各鉴别电路DSi中提供给比较器54i的模拟电压，能量阈值THi是用于鉴别能谱的X射线能量(keV)的模拟值。图5所示的波形表示从通常使用的X射线管球照射的X射线的能量的连续频谱。再有，纵轴的计数值(计数)是与相当于横轴的能量值的光子的发生频度成比例的量，横轴的能量值是依存于X射线管21的管电压的量。对于该频谱，将第一模拟量阈值与能量阈值TH1对应地设定，该能量阈值TH1可鉴别无法对X射线粒子数进行计数的范围和偏低的能量区域I。此外，将第二、第三、以及第四模拟量阈值th2、th3、以及th4以依次对应比第一能量阈值TH1高的第二、第三、第四能量阈值TH2、TH3, TH4的方式设定。由此，规定基于能量的频谱波形的特性或设计值的合适的鉴别点，从而设定能量区域2?4。
[0092]此外，这些能量阈值THi假设作为基准的一个以上的拍摄对象，以使每个能量区域的规定时间的计数值大致恒定的方式被决定。
[0093]因此，如图3所示，比较器54?544的输出端与能量区域分配电路55连接。该能量区域分配电路55解读多个比较器51?544的输出、即相当于检测出的X射线粒子的能量值的脉冲电压与模拟量阈值(?th4)的比较结果，以进行该能量值被分类于哪个能量区域I?4的分配。例如，当两个比较器54p542的输出开启(检测值³ ;阈值)，剩余的两个比较器543、544的输出断开(检测值〈阈值)时，能量值被鉴别至能量区域2。此外，当三个比较器51?543的输出开启，剩余的一个比较器544的输出断开时，能量值被鉴别至能量区域3，以此类推。能量区域分配电路55向计数器56i?564中的任何一个发送与鉴别结果相应的脉冲信号。例如，当发生被鉴别至能量区域I的事件时，向第一个计数器56i发送脉冲信号。当发生被鉴别至能量区域2的事件时，向第二个计数器562发送脉冲信号。关于能量区域3和4也一样。
[0094]因此，每次从能量区域分配电路55输入脉冲信号时，每个计数器56i?564进行计数。由此，能够将被相应的能量区域鉴别的能量值的X射线粒子数作为每个规定时间的累计值进行计测。再有，控制台3的控制器33通过启动停止端子T2向计数器56i?564施加启动以及停止的信号。规定时间的计测由外部通过使用计数器自身具有的复位电路进行管理。
[0095]这样，在被复位之前的规定时间期间，入射至检测器12的X射线的粒子数通过多个计数器56i?564按照每个收集像素Sn且按照每个能量区域进行计测。该X射线粒子数的计数值作为数字量的计数数据从每个计数器56i?564并列输出之后，被串行转换器59变换成串行格式。该串行转换器5%与剩余的全部收集通道的串行转换器592?59n串联连接。因此，全部数字量的计数数据从最后的通道的串行转换器59n串行输出，并通过发送端T3被发送至控制台3。在控制台3，接口 31接收这些计数数据并将其存储于第一存储部34。
[0096]因此，图像处理器35根据来自输入器37的操作员的指令读出存储于第一存储部34的计数数据，从而使用该计数数据并通过例如断层X射线摄影合成方法重建图像、例如沿着牙列的断面的X射线透射图像(全景图像)。从各收集像素Sn得到多个能量区域I?4的计数数据。因此，在该全景图像的重建中，越是高能量值的计数数据，图像处理器35赋予越高的加权，并将其进行相加。由此，得到按照每个收集像素Sn收集的数据。由此，获得从整个收集像素Sn收集的基于X射线扫描的完整数据，所以通过断层X射线摄影合成方法处理这些收集数据以重建全景图像。该全景图像被例如显示器36显示。当然，也可以不实施加权而重建全景图像。
[0097]再有，加权处理的方法有各种。如上所述，如果是强调高能量区域的计数数据的加权处理，则能够抑制射线束硬化引起的伪影。此外，也能够以如下方式进行加权，即强调低能量区域以改善软部组织的对比度。也能够以如下方式进行加权，即以抑制射线束硬化引起的伪影以及改善软部组织的对比度为目的，共同强调该两个区域。
[0098]此外，在作为牙科用全景装置的重要任务的前牙部，以阴影方式重叠的颈椎，如果在重建前牙部时进行强调高能量区域的计数数据的加权，就能够一定程度上减轻颈椎的映入。同样的加权处理也能够在减轻侧面牙的牙列重叠、即减轻正交摄像时的相反侧的鄂部的映入时使用。并且，当希望以较好对比度观察下颚管等时，通过进行强调低能量的计数数据的加权进行重建，能够使图像更清晰。
[0099]再有，在本实施方式中，对应于所述N个收集像素Sn的半导体元件S以及数据收集电路51η由ASIC在CMOS上一体地构成。当然，该数据收集电路51η也可以作为与半导体元件S的群相互分开的电路或设备构成。
[0100]如图6所示，控制台3具有负责信号的输入与输出的接口(I/F)31，且具有以可通过总线32进行通信的方式与该接口 31连接的控制器33、第一存储部34、图像处理器35、显示器36、输入器37、校准运算器38、第二存储部39、R0M40、以及阈值附加器41。
[0101]控制器33根据预先提供给R0M40的程序控制机架2的驱动。该控制中还包含对向X射线管21供给高电压的高电压发生装置42的指令值的输出，以及对校准运算器38的驱动指令。第一存储部34存储从机架2通过接口 31传送来的帧数据。
[0102]图像处理器35在控制器33的管理下，根据预先提供给R0M40的程序，通过基于公知的被称作移动和附加(shift and add)的运算法的断层X射线摄影合成方法，处理被第一存储部34存储的帧数据，从而生成被测体P的口腔部的牙列的X射线透射像(断层像)。显示部36负责显示生成的透射像、表示机架2的动作状况的信息以及通过输入器37提供的操作员的操作信息。输入器37使用于将操作员摄像需要的信息提供给系统。
[0103]此外，校准运算器38在控制器33的管理下，在预先内置于R0M40的程序下动作，对在后述数据收集电路上附加到每个收集像素Sn的每个鉴别电路的、用于鉴别能量的数字量的阈值进行校准。该校准在本全景摄像装置出厂前在工厂进行，或者在定期的或出现故障时的维修检查时，或摄像前进行。该校准是本发明的特征的中心，在后面详细描述。第二存储部39存储通过校准在每个收集像素以及每个能量鉴别电路上生成的阈值的值。摄像时该阈值在控制器33的控制下被调用，被提供给后述的数据收集电路，用于校准。[0104]阈值附加器41在控制器33的控制下，摄像时按照每个收集像素且按照每个鉴别电路调用存储于第二存储部39的数字量的阈值，并将该阈值作为指令值通过接口 31发送至检测器22。为执行该处理，阈值附加器41执行预先存储于R0M40的程序。
[0105]控制器33、图像处理器35、校准运算器38以及阈值附加器41共同具有以所提供的程序运行的CPU (中央处理装置)。这些程序被预先存储于R0M40。
[0106](校准)
[0107]接着，对本实施方式的校准的意义、条件、以及具体的方法进行说明。
[0108]图3所示的检测器22中，从其半导体元件S到串行转换器59的、用于输出整个像素的计数数据的整个收集通道CNn由CMOS制造。因此，由于存在其制造误差等的第一理由，整个收集通道CNn的检测特性产生分散是不可避免的。因此，必须通过校准来改正。除此之外，检测器22是光子计数型的设备。因此，在每个收集通道上具有用于鉴别X射线光子能量的多个鉴别电路(系列数i=l?4)，并必须在每个鉴别电路上设置将数字量的指令值(阈值)变换成模拟值的D/A转换器57i (i=l?4)(第二理由)。由于这些第一、第二理由，检测特性在每个收集通道上(也就是说，在对于多个收集通道CNn的同一阈值的鉴别电路的相互之间)产生分散。
[0109]就第一理由而言，如果用曲线图表示各收集通道随着X射线光子的入射被检测的脉冲信号的高低与光子的能量值之间的关系，则一般为如图7所示的S字形的曲线。这是通常成为被称作S字特性的非线形的曲线图。每个收集通道的该S字特性的偏移和增益以及表示S字状的曲线的形状不同(例如收集通道I为特性#1，旁边的收集通道2为特性#2)，这是无论制造硬件时再精密也不可避免的。这样的分散导致检测灵敏度的不同，其当然导致检测性能的下降，所以需要通过校准除去或抑制分散且保持高检测灵敏度。
[0110]如上所述，以往，作为使该S字特性一致的校准，使用固定能量值已知的两种密封伽马射线放射线源、例如241Am (能量值为59.5KeV)以及122Co (能量值为122KeV)收集数据，从该收集结果中调整用于能量鉴别的阈值，以使偏移和增益在收集通道之间一致。但是，当使用这两种伽马射线放射线源时，只在S字特性上的两点(59.5KeV与122KeV的能量值的位置)处使特性一致，所以并不知道该两点以外的点如何被调整。因此，该以往的校准方法，对两点以外的能量值设定的阈值的可靠性极低。此外，使用伽马射线放射线源从整个像素收集足够量的数据需要较长时间(例如数个小时?数十个小时)，作业效率极低，并不现实。
[0111]并且，就第二理由而言，在D/A转换器57t (t=l?4)的D/A变换特性中，也会如图8所示产生变换误差(也有单调变化中各步骤的变化量不同或非单调变化的情况)。对于光子计数型的检测器22来说能量鉴别是必须的，如果要进行详细的能量鉴别，需要在像素上，即在收集通道上设置更多的D/A转换器。因此，需要进行考虑到如图8所示的变换误差的校准，但是以往没有充分做到这些。
[0112]因此，本全景摄像装置最大的特征为，具有进行排除了这些问题的校准的功能。
[0113]该校准不是使用伽马射线放射线源与X射线放射线源等多种放射线源进行，而是只使用X射线放射线源在极短的时间内且以高精度进行。作为该X射线放射线源，在本实施方式中使用前述的X射线管21。
[0114]关于本实施方式中的校准的计测条件进行说明。在本实施方式中，以使尽量减少检测器22的计数损失的方式设定了各种条件的状态下进行校准。将此称为最佳计测条件。该最佳计测条件在本实施方式中由两个条件构成，全都是为减少计数损失而被设定。以下所述的两个最佳计测条件中，根据实施状态，即使只采用其中任何一个条件，在减少计数损失上也是有效的。[0115]第一最佳计测条件表示例如当使实际使用的X射线管电压为SOkV时，设定为尽量在各能量区域中的实际计数相等的能量中的校准，是含有在校准时供给于X射线管21的电流(管电流)的条件。特别是，该管电流被设定成，在将X射线照射至检测器22的整个检测面的同时，向各收集像素Sn提供比为鉴别能量而附加的期望的所有种类(值)的阈值低的阈值的状态下，与各收集像素Sn中收集的X射线的频谱形状以及输出的电脉冲信号的整形时间相应的、表示理论上的1%的X射线粒子计数损失(重叠现象)的计数率的1/10。该管电流根据X射线的能量、即附加到X射线管21的电压(管电压)的不同而被设定为不同。
[0116]第二最佳计测条件为，通过进行入射至检测器22的X射线的频谱的射线束硬化，使整个频谱波形硬化(射线束硬化)。是只在校准时置于X射线管21的前面的树脂制的滤波器FT (参照后述图9)。如图11的模式化表示，从X射线管照射的X射线通过滤波器FT被硬化。在频谱上而言，越是具有低能量的X射线粒子，越容易与具有更高能量的X射线粒子重叠(堆积)。因此，通过X射线频谱的硬化，低能量的X射线粒子数减少，所以在希望进行校准的能量带中X射线粒子重叠的概率也减小。该滤波器FT是由例如厚度为20_的丙烯酸树脂或铝构成的板体，进行校准时操作者通过设置未图示的支撑机构或起动未图示的自动装填机构，将其固定在X射线管21的前面位置。需要根据希望调整的管电压的不同，滤波器FT的材料也不同。当然，该滤波器FT不进行校准时，至少从X射线照射路径移除。
[0117]在表1中表示检测器22与X射线管焦点位置的距离为55cm时的附加了第一及第二最佳计测条件的计测条件的一例。该表1中表示的信息预先以存储表的形式预先存储在例如校准运算器38或第二存储部39内，并根据需要参照。
[0118]【表1】
[
【权利要求】
1.一种校准装置，其使用于光子计数型放射线检测器，所述光子计数型放射线检测器具备: 检测器，具有多个检测模块，该多个检测模块分别具有多个检测元件，该多个检测元件形成多个像素且将从放射线源入射至每个该像素的放射线当作光子进行检测，并输出与该光子的能量相应的电量的脉冲信号； 至少一个鉴别电路，用于在所述放射线的能谱上鉴别所述能量的大小，而用于设定多个能量区域的至少一个能量阈值与每个所述像素对应； 数据生成电路，根据所述多个检测元件分别输出的所述脉冲信号的计数值，按照每个所述像素且按照每个所述多个能量区域生成所述放射线的粒子数的计数数据； 图像生成单元，当向对象物放射所述放射线时，根据由所述数据生成电路生成的所述计数数据，生成该对象物的图像； 该校准装置的特征在于，具备: 照射条件设定单元，设定所述放射线的照射条件，以使当所述放射线的粒子入射至所述多个检测模块时入射粒子彼此重叠的概率在规定值以下； 第一校准单元，在通过所述照射条件设定单元设定了所述放射线的照射条件的状态下进行校准，以使所述放射线的检测灵敏度在所述多个检测模块相互之间或在各个所述多个检测模块上一致； 第二校准单元，使用所述第一校准单元的校准结果进行校准，以使所述放射线的检测灵敏度在至少包含所述多个检测模块、所述鉴别电路以及所述数据运算电路的电路群所形成的所述像素的每个通道上、以及所述通道的每个所述鉴别电路上一致。`
2.根据权利要求1所述的校准装置，其特征在于， 所述放射线源是用于照射作为所述放射线的X射线的X射线管； 所述照射条件设定单元包括设定所述X射线管的电流的单元，以向所述各像素的所述X射线的计数特性附加与该X射线的脉冲整形时间相对应的脉冲的重叠现象的理论发生概率为1%的概率的1/10以下的计数特性。
3.根据权利要求1所述的校准装置，其特征在于， 所述放射线源是用于照射作为所述放射线的X射线的X射线管； 所述照射条件设定单元包括设定所述X射线管的电流的单元，以向所述各像素的所述X射线的计数特性附加与所述X射线能谱形状和该X射线的脉冲整形时间相对应的脉冲的重叠现象的理论发生概率为1%的概率的1/10以下的计数特性。
4.根据权利要求1所述的校准装置，其特征在于， 所述放射线源是用于照射作为所述放射线的X射线的X射线管； 所述照射条件设定单元包括在所述X射线管的前面配置滤波器的单元，所述滤波器根据所述多个能量阈值使所述X射线的线束硬化。
5.根据权利要求3所述的校准装置，其特征在于， 所述滤波器的厚度与材质被设定为，能够获得与所述能量阈值的大小相对应的所述X射线的期望的线束硬化度。
6.根据权利要求5所述的校准装置，其特征在于， 所述滤波器为，在所述能量阈值低时使用的规定厚度的丙烯酸树脂制的板体，或在所述能量阈值高时使用的规定厚度的铝树脂制的板体。
7.根据权利要求2~6中的任一项所述的校准装置，其特征在于，所述第一校准单元包含: 选择单元，对于所述多个检测模块提供的所述多个像素，分别选择所述多个能量阈值中的一个能量阈值； 第一信号收集单元，在通过该选择单元选择了所述一个能量阈值的状态下，将与该一个能量阈值不同的能量阈值作为起始值，且向所述放射线源供给相当于从该起始值以规定值为单位增量或减量至规定的最大值或最小值的能量阈值的电压，同时对供给各电压时从所述各像素输出的所述脉冲信号进行计数； 零位置推定单元，使用通过该第一信号收集单元收集的所述脉冲信号的计数值，在所述各像素中的所述脉冲信号的能谱上推定该脉冲信号的计数值变为零时的能量阈值；第一运算单元，运算基于由该零位置推定单元推定的能量阈值的所述多个检测模块各自的代表值，或运算基于该能量阈值的所述多个检测模块之间的代表值，以作为第一校准数据； 重复执行单元，对于所述各像素的剩余的所述能量阈值重复执行如下动作，即，由所述第一信号收集单元进行的所述脉冲信号的收集、由所述零位置推定单元进行的能量位置的推定以及由所述第一运算单元进行的第一校准数据的推定。
8.根据所述权利要求7所述的校准装置，其特征在于，所述第二校准单元具有: 第二运算单元，按照对于所述各像素的每个所述鉴别电路，运算相对于由所述第一运算单元运算出的第一校准数据的、由所述第一信号收集单元计数的所述脉冲信号的计数值的偏差量; 第三运算单元，对所述第一运算单元与第二运算单元的运算结果进行加法运算，从而运算出使所述放射线的检测灵敏度一致的校准数据。
9.根据权利要求1~8中的任一项所述的校准装置，其特征在于， 具备不合格检测单元，所述不合格检测单元将所述多个检测模块的各像素以及该各像素的各收集通道处于不适合进行所述脉冲信号的计数的状态时认定为不合格像素，并检测出该不合格像素。
10.根据权利要求9所述的校准装置，其特征在于，所述不合格检测单元具有: 第二信号收集单元，从所述放射线源向所述多个检测模块照射所述放射线，并按照每个像素且按照每个所述检测模块收集规定帧数的所述多个检测模块输出的所述脉冲信号; 第一加法运算单元，将该第二信号收集单元收集的所述规定帧数的所述脉冲信号，按照每个检测模块且按照每个像素进行加法运算； 第一不合格像素判断单元，判断是否存在通过该第一加法运算单元进行加法运算的所述多个检测模块的各像素中的所述脉冲信号的加法运算值表现为异常的不合格像素。
11.根据权利要求10所述的校准装置，其特征在于， 所述第一不合格像素判断单元判断的所述异常是指，所述脉冲信号的加法运算值为零，或者出现预先设定的阈值以上的统计上稀有的值。
12.根据权利要求9~11中的任一项所述的校准装置，其特征在于，所述不合格检测单元包含: 柱状图设定单元，从所述第一信号收集单元收集的来自所述剩余的像素的所述脉冲信号的计数值，设定计数值的柱状图； 标准偏差运算单元，从所述柱状图运算标准偏差； 计数值判断单元，对所述剩余的像素分别进行判断是否存在脱离所述标准偏差的η倍(η为4以上的整数)的范围的所述计数值； 第二不合格像素判断单元，将由该计数值判断单元判断出的出现脱离的所述计数值的像素判断为不合格像素。
13.根据权利要求10~12中的任一项所述的校准装置，其特征在于，所述不合格检测单元包含: 第三信号收集单元，从所述放射线源向所述多个检测模块照射所述放射线，并按照每个像素再次收集规定帧数的该多个检测模块输出的所述脉冲信号； 第二加法运算单元，将该第二信号收集单元收集的所述规定帧数的所述脉冲信号按照每个检测模块的每个像素进行加法运算； 大小判断单元，判断是否处于大小逆转状态，即，通过该第二加法运算单元相加的所述多个检测模块的各像素中的所述脉冲信号的加法运算值，大于通过所述第一加法运算单元相加的所述多个检测模块的各像素中的所述脉冲信号的加法运算值； 第三不合格像素判断单元，当被该大小判断单元判断为处于大小逆转状态时，将呈现该大小逆转状态的像素判断为异常像素，并作为不适合摄像的不合格像素进行记录。
14.根据权利要求1~13中任 一项所述的校准装置，其特征在于， 所述放射线源是X射线管； 具有测定从所述X射线管实际照射的X射线的能量值的能量测定单元； 所述第一、第二及第三信号收集单元包括校正单元，该校正单元根据所述能量测定单元的测定值校正供给于所述X射线管的X射线照射用的高电压的值。
15.根据权利要求1~14中的任一项所述的校准装置，其特征在于， 所述多个检测元件的像素尺寸分别为250 μ mX 250 μ m以下。
16.根据权利要求1~15中的任一项所述的校准装置，其特征在于， 所述多个能量阈值是对所述能量离散地设定的多个能量阈值，是可任意变更的能量阈值。
17.根据权利要求16所述的校准装置，其特征在于， 所述多个能量阈值被决定为，假设作为基准的一个以上的拍摄对象，使每个所述能量区域的规定时间内的计数值大致恒定。
【文档编号】G01T1/36GK103492906SQ201280019588
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年4月20日 优先权日:2011年4月21日
【发明者】山河勉, 桥本大辅, 长冈秀行, 长野竜也, 辻田政广 申请人:株式会社电视系统
相关技术
网友询问留言
已有0条留言
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！
1